JP6869766B2

JP6869766B2 - ブラスト処理方法

Info

Publication number: JP6869766B2
Application number: JP2017057252A
Authority: JP
Inventors: 健吾明渡; 忠浦上
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2037-03-23
Also published as: JP2018158414A

Description

この発明は、水道管などに用いられる鋳鉄管のフランジ鋳出し部のブラスト処理方法に関する。

水道管などに用いられる鋳鉄管（ダクタイル鋳鉄管）は、日本ダクタイル鉄管協会規格のＪＰＤＡＺ２０１０（ダクタイル鋳鉄管合成樹脂塗装）、ＪＤＰＡＴ５６（ＧＸ形ダクタイル鉄管）に規定されているように、耐食性を向上させるためにその表面に溶射を行うことが要求されている。この溶射は、耐食性を考慮した上で材料を選択し、その材料を溶融させて鋳鉄管に吹き付けることによって行なわれる。

この溶射に先立って、鋳鉄管の表面に微小な投射材（スチールショット、スチールグリッドなど）を高速で衝突させるブラスト処理が一般的に行われる。ブラスト処理を行うことにより、表面に付着している塗料、赤錆などの被膜が除去されるとともに、鋳鉄管の表面粗度が高まり、その表面に形成された溶射による被膜の密着性を向上させることができる。

ブラスト処理方法としては、鋳鉄管を軸周りに回転させながら、その表面に対向して配置されたノズルから投射材を投射する種類があり、例えば、特許文献１に示す装置が用いられる。この装置は、管端に向かって管軸方向から投射材を噴射して、管端端面、管端内面、管端外面を同時に研磨することが可能な管端磨き装置である（特許文献１の段落００４５、図１など参照）。

特開２００２−１１６６７号公報

特許文献１に係る管端磨き装置は、鋳鉄管の端面および内外面を同時にブラスト処理できる一方で、端面の処理が不十分となることがある。その理由として、端面の鋳出し部に管種やロット番号などを示す凹状または凸状の刻印が形成されていることがあり、この刻印の奥まったところまで、投射材が十分に入り込まないことが挙げられる。ブラスト処理が不十分であると、溶射による被膜の密着性が低下して、剥離問題を生じる虞がある。

ブラスト処理を十分に行うべく、投射時間を長くしたり、投射材の粒度を小さくしたりすることが考えられる。しかしながら、投射時間を長くすると生産性が大幅に低下する問題が生じ、投射材の粒度を小さくすると表面粗度が低下して、溶射品質が損なわれる問題が生じる。

そこで、この発明は、鋳鉄管の端面に対し十分なブラスト処理を行うことを課題とする。

上記の課題を解決するため、この発明は、軸周りに回転する鋳鉄管のフランジ面に対向して配置されたノズルから投射材を投射し、前記フランジ面のブラスト処理を行うブラスト処理方法において、前記投射材の前記フランジ面への投射部における前記鋳鉄管の回転方向と、前記投射材の投射方向の前記フランジ面への正射影の前記回転方向への分解成分の方向とが対向していることを特徴とするブラスト処理方法を構成した。

このように、前記投射材の前記フランジ面への投射部における前記鋳鉄管の回転方向と、前記投射材の投射方向の前記フランジ面への正射影の前記回転方向への分解成分の方向とを対向させることにより、ノズルから投射された投射材の勢いが衰えることなく鋳鉄管のフランジ面に当たる。このため、研掃性が向上して、フランジ面の表面に付着している塗料、赤錆などの被膜が効率良く除去されるとともに、鋳鉄管の表面の表面粗度が高まり、その表面に形成された溶射による被膜の密着性を向上させることができる。

前記構成においては、前記フランジ面の面法線と前記投射方向とのなす投射角度が、５度以上４０度以下の範囲内である構成とするのが好ましい。

このように、前記フランジ面の面法線と前記投射方向とのなす投射角度を上記の範囲内とすることにより、ブラスト処理による優れた研掃性が発揮される。この投射角度を、５度よりも小さくすると端面の鋳出し部に形成された凹凸部の奥まで投射材が入り込まず、４０度よりも大きくすると投射材によるフランジ面の研掃性が低下し、いずれの場合も十分なブラスト処理を行うことが難しいため、いずれの場合も好ましくない。

前記各構成においては、前記フランジ面に対する前記投射部の移動速度が、１５．０ｍ／分以下である構成とするのが好ましい。

このように、前記フランジ面に対する前記投射部の移動速度を上記とすると、フランジ面のブラスト処理を効率良くかつ十分に行うことができる。この移動速度を１５．０ｍ／分よりも大きくすると端面の鋳出し部に形成された凹凸部の奥まで投射材が入り込まず、十分なブラスト処理を行うことができないため好ましくない。

この発明に係るブラスト処理方法は、投射材のフランジ面への投射部における鋳鉄管の回転方向と、前記投射材の投射方向の前記フランジ面への正射影の前記回転方向への分解成分の方向とが対向する構成としたので、ノズルから投射された投射材の勢いが衰えることなく鋳鉄管のフランジ面に当たる。このため、研掃性が向上して、フランジ面の表面に付着している塗料、赤錆などの被膜が除去されるとともに、鋳鉄管の表面が表面粗度が高まり、その表面に形成された溶射による被膜の密着性を向上させることができる。

この発明に係るブラスト処理方法を行うブラスト装置の一例（概略）を示す断面図鋳鉄管の製造工程の一例（概略）を示すフロー鋳鉄管のフランジ面への投射材の投射方向を示す斜視図図３に示すフランジ面を管軸側から見た図

この発明に係るブラスト処理方法は、図１に例示するブラスト装置を用いて行われる。このブラスト装置は、ブラスト処理を行う投射材（スチールグリッドなど）を噴射するノズル１０を備え、軸方向横向きにセットされた鋳鉄管１１の端部の鋳出し部（フランジ面１２）に投射材を投射して、このフランジ面１２のブラスト処理を行う機能を備えている。フランジ面１２に対し、ノズル１０は対向するように配置されている。このブラスト処理の間、鋳鉄管１１はローラ（図示せず）によって軸周りに回転される。また、鋳鉄管１１の受口には、管内に投射材が入り込むのを防止するマスキング部材１３が嵌め込まれる。

鋳鉄管１１は、図２に概略で示すフローに従って製造される。まず、鋳造によって鋳鉄管１１が成形される（ステップＳ１０）。このとき、鋳鉄管１１の端部のフランジ面１２に、この鋳鉄管１１の種別やロット番号などを示す凹状または凸状の刻印１４が形成される。鋳造後に所定の焼鈍を行うことによって、その機械特性（強度、延性など）が所望値に調整される（ステップＳ１１）。

焼鈍後に受口および挿し口加工（周溝や突条などの形成）が行なわれ、鋳鉄管１１が最終形状とされる（ステップＳ１２）。最終形状とした鋳鉄管１１のフランジ面１２に、この発明に係るブラスト処理方法によるブラスト処理を行う（ステップＳ１３）。ブラスト処理に続いて、鋳鉄管１１の表面に耐食性を備えた被膜を形成する溶射が行なわれる（ステップＳ１４）。さらに、その溶射による被膜の上に塗装が行なわれる（ステップＳ１５）。最後に、製品の最終チェックが行なわれて出荷される（ステップＳ１６）。

溶射の前にブラスト処理を行うことにより、フランジ面１２の表面に付着している塗料、赤錆などの被膜が除去されるとともに、鋳鉄管１１の表面粗度が高まり、その表面に形成された溶射による被膜の密着性を向上させることができる。なお、このフロー中には記載されていないが、一連のフロー中に、鋳鉄管１１の他の部位（直部など）のブラスト加工や、塗装工程が別途行なわれることもある。

図３および図４に、鋳鉄管１１のフランジ面１２への投射材の投射方向Ｓを示す。投射材は、投射部Ｐにおいてフランジ面１２に投射されている。鋳鉄管１１は、図３中および図４中に矢印ｒで示した方向に回転している。この投射方向Ｓは、フランジ面１２の面法線ｎと投射角度θをなしている。投射方向Ｓのフランジ面１２への正射影は、鋳鉄管１１（フランジ面１２）の回転方向の成分（回転方向成分Ｓ_１）とこの回転方向成分と直交する方向の成分（直交方向成分Ｓ_２）に分解することができる。

ノズル１０は、投射材のフランジ面１２への投射部Ｐにおける鋳鉄管１１の回転方向ｒと、投射方向Ｓの回転方向成分Ｓ_１の方向とが対向する方向となるように角度調整される。この投射角度θは、５度以上４０度以下の範囲内とされる。投射角度θをこの範囲内とすることにより、ブラスト処理による優れた研掃性が発揮される。この投射角度θの範囲は、１０度以上４０度以下、さらに、２０度以上３５度以下とするのが、研掃性のさらなる向上の点で好ましい。

また、鋳鉄管１１を軸方向横向きにセットした構成においては、投射方向Ｓの直交方向成分Ｓ_２が小さくなるほど（すなわち、ノズル１０からの投射材の投射方向が水平に近付くほど）、相対的に回転方向成分Ｓ_１が大きくなり、研掃性をさらに高めることができる。

以下において、鋳鉄管１１のブラスト処理試験の結果について説明する。
（１）鋳鉄管の回転方向と、投射方向の回転方向成分の方向との関係について
鋳鉄管１１の回転方向と、投射方向Ｓの回転方向成分Ｓ_１の方向との関係（逆方向または同方向）が研掃性に与える影響について評価した。この評価試験においては、表１に示す条件でブラスト処理を行った。

この試験結果から、鋳鉄管１１の回転方向ｒと、投射方向Ｓの回転方向成分Ｓ_１の方向を逆方向とした場合、ブラスト処理を少なくとも２０秒間実施すれば、赤錆などが残存しない良好な仕上がり状態を得られることが確認できた（実施例１〜３）。その一方で、鋳鉄管１１の回転方向ｒと、投射方向Ｓの回転方向成分Ｓ_１の方向を同方向とした場合、投射時間を十分長くすれば（３７秒）良好な仕上がり状態を得られる一方で（比較例３）、投射時間が短いと（２０、２５秒）、鋳出し部（特に、フランジ面１２に形成した刻印１４の周辺）に赤錆などが残存することが確認された（比較例１、２）。この試験結果より、鋳鉄管１１の回転方向と、投射方向Ｓの回転方向成分Ｓ_１の方向を逆方向とすることにより、良好な仕上がり状態を得るための投射時間を大幅に短縮できることが分かる。

（２）フランジ面の面法線と投射方向のなす角度の影響について
鋳鉄管１１の回転方向ｒと、投射方向Ｓの回転方向成分Ｓ_１の方向を逆方向とした条件において、フランジ面１２の面法線ｎと投射方向Ｓのなす角度が研掃性に与える影響について評価した。この評価試験においては、表２に示す条件でブラスト処理を行った。

この試験結果から、投射角度θを小さくした場合（θ＝３０度）、赤錆などが残存しない良好な仕上がり状態を得られることが確認できた（実施例４）。その一方で、投射角度θを大きくした場合（θ＝４５度）、鋳出し部（特に、フランジ面１２に形成した刻印１４の周辺）に赤錆などが残存することが確認された（比較例４）。この実施例４においては、投射角度θを３０度としたが、５度以上４０度以下の範囲内で、優れた研掃性が発揮される。
（３）投射部の移動速度の影響について
鋳鉄管１１の回転方向ｒと、投射方向Ｓの回転方向成分Ｓ_１の方向を逆方向とした条件において、投射部Ｐの移動速度が研掃性に与える影響について評価した。この評価試験においては、表３に示す条件でブラスト処理を行った。

この試験結果から、投射部Ｐの移動速度を小さくした場合（呼び径が７５ｍｍのとき９．０ｍ／分、呼び径が１００ｍｍのとき１０．５ｍ／分）、赤錆などが残存しない良好な仕上がり状態を得られることが確認できた（実施例５、６）。その一方で、投射部Ｐの移動速度を大きくした場合（呼び径が７５ｍｍのとき１８．０ｍ／分、呼び径が１００ｍｍのとき２１．０ｍ／分）、鋳出し部（特に、フランジ面１２に形成した刻印１４の周辺）に赤錆などが残存することが確認された（比較例５、６）。この実施例５、６においては、移動速度を９．０ｍ／分、または、１０．５ｍ／分としたが、１５．０ｍ／分以下の範囲内で、優れた研掃性が発揮される。なお、生産性の観点からは、移動速度を２．０ｍ／分以上とするのが好ましい。

上記の各試験条件（表１〜表３）でブラスト処理を行った鋳鉄管１１に溶射による被膜を形成し、クロスカット試験（テープ剥離試験）でその被膜の密着性を評価したところ、仕上がり状態（研掃性）が「○（残存なし）」と判断されたものにおいては高い密着性を有することが確認できた。その一方で、仕上がり状態（研掃性）が「×（鋳出し部に一部残存）」と判断されたものにおいては、部分的に剥離が生じることが確認できた。

上記の実施例は、各パラメータの組み合わせの中の一部を例示したのに過ぎず、鋳鉄管１１の端面に対し十分なブラスト処理を行う、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、投射角度θ、移動速度などの諸条件を適宜決定することができる。また、上記で説明した以外の処理条件を新たに追加することも許容される。

１０ノズル
１１鋳鉄管
１２フランジ面
Ｐ投射部
Ｓ投射方向
Ｓ_１回転方向成分
θ 投射角度
ｒ回転方向
ｎ面法線

Claims

軸周りに回転する鋳鉄管（１１）のフランジ面（１２）に対向して配置されたノズル（１０）から投射材を投射し、凹状または凸状の刻印（１４）が形成された前記フランジ面（１２）のブラスト処理を行うブラスト処理方法において、
前記投射材の前記フランジ面（１２）への投射部（Ｐ）における前記鋳鉄管（１１）の回転方向（ｒ）と、前記投射材の投射方向（Ｓ）の前記フランジ面（１２）への正射影の前記回転方向への分解成分の方向（Ｓ_１）とが対向しており、
前記フランジ面（１２）の面法線（ｎ）と前記投射方向（Ｓ）とのなす投射角度（θ）が、１０度以上４０度以下の範囲内であることを特徴とするブラスト処理方法。
前記フランジ面（１２）に対する前記投射部（Ｐ）の移動速度が、１５．０ｍ／分以下であることを特徴とする請求項１に記載のブラスト処理方法。